TW201819697A - 使用具有奈米多晶鑽石或氣相合成單晶鑽石之鑽石工具的被加工材之加工方法、工作機械及構件之製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明係一種使用具有奈米多晶鑽石或氣相合成單晶鑽石之鑽石工具的被加工材之加工方法，其中，奈米多晶鑽石含有10 ppm以上且1000 ppm以下之氮原子，氣相合成單晶鑽石含有1 ppm以上且100 ppm以下之氮原子，於被加工材之加工時，被加工材與鑽石工具之接觸點處之鑽石工具之溫度為400℃以下，且離接觸點之距離為3 cm以內之空間區域中之氧濃度為20%以下。

Description

使用具有奈米多晶鑽石或氣相合成單晶鑽石之鑽石工具的被加工材之加工方法、工作機械及構件之製造方法

本發明係關於一種使用具有奈米多晶鑽石或氣相合成單晶鑽石之鑽石工具的被加工材之加工方法。本申請案主張基於在2016年11月16日提出申請之日本專利申請案即日本專利特願2016-223262號之優先權。該日本專利申請案所記載之所有記載內容藉由參照而被引用至本說明書中。

鑽石除具有高硬度、高熱導率以外，還具有較高之透光率、寬帶隙等較多之優異之性質，因此，被廣泛地用作各種工具、光學零件、半導體、電子零件之材料。尤其是，利用其為高硬度之性質之切削工具或耐磨工具係鑽石之主要之工業應用例，認為今後重要性會進一步增加。 作為工業上所使用之鑽石，除使用天然產物以外，還廣泛地使用有品質穩定之利用高溫高壓合成而得之鑽石單晶、或包含鐵、鈷、鎳等結合材料之燒結體鑽石。又，藉由近年來人工合成技術之進步，開始利用於超高壓高溫下合成之奈米多晶鑽石(例如，角谷他，「奈米多晶鑽石之切削性能」，2010年7月，SEI Technical Review，第177號，p107(非專利文獻1))、或利用氣相生長法合成之大型之氣相合成單晶鑽石(例如，日本專利特開2012-111653號公報(專利文獻1))。 奈米多晶鑽石係不包含結合材料之由鑽石單相構成之強韌之多晶體，且具有數十nm左右之超微粒之鑽石粒子相互牢固地直接鍵結而成之組織。此種奈米多晶鑽石具有超過單晶之硬度，且無劈裂性或結晶各向異性，因此，具有優異之機械特性。根據具有此種奈米多晶鑽石之工具，可實現以前較困難之超硬合金、陶瓷等硬脆材料之切削精加工。 大型之氣相合成單晶鑽石係藉由如下方法而製造：將單晶鑽石質基板無間隙地密鋪而製成基底基板，於其上藉由同質磊晶生長合成無接縫之氣相合成單晶鑽石，其後將基底基板分離。以此方式製造之大型之氣相合成單晶鑽石可具有先前難以獲得之尺寸。根據具有此種大型之氣相合成單晶鑽石之工具，於丙烯酸端面之一次鏡面加工、鋁合金之羅紋加工等中，能夠實現產距時間之大幅減少。 先前技術文獻 專利文獻 專利文獻1：日本專利特開2012-111653號公報 非專利文獻 非專利文獻1：角谷他，「奈米多晶鑽石之切削性能」，2010年7月，SEI Technical Review，第177號，p107

本揭示之一態樣之使用具有奈米多晶鑽石或氣相合成單晶鑽石之鑽石工具的被加工材之加工方法係奈米多晶鑽石含有10 ppm以上且1000 ppm以下之氮原子，氣相合成單晶鑽石含有1 ppm以上且100 ppm以下之氮原子，於被加工材之加工時，被加工材與鑽石工具之接觸點處之鑽石工具之溫度為400℃以下，且離接觸點之距離為3 cm以內之空間區域中之氧濃度為20%以下。 本揭示之一態樣之工作機械具備：加工室，其能夠收容被加工材；鑽石工具，其配置於加工室之內部；溫度計，其測定收容於加工室之被加工材與鑽石工具之接觸點之溫度；及氧濃度計，其測定接觸點之氧濃度；且鑽石工具具有奈米多晶鑽石或氣相合成單晶鑽石，奈米多晶鑽石含有10 ppm以上且1000 ppm以下之氮原子，氣相合成單晶鑽石含有1 ppm以上且100 ppm以下之氮原子，氧濃度計配置於離接觸點為3 cm以內之位置，於被加工材之加工時，將利用溫度計所得之測定溫度控制為400℃以下，且將利用氧濃度計所得之氧濃度之測定值控制為20%以下。 本揭示之一態樣之藉由使用具有奈米多晶鑽石或氣相合成單晶鑽石之鑽石工具對被加工材進行加工而製造構件的構件之製造方法係奈米多晶鑽石含有10 ppm以上且1000 ppm以下之氮原子，氣相合成單晶鑽石含有1 ppm以上且100 ppm以下之氮原子，於被加工材之加工時，被加工材與鑽石工具之接觸點處之鑽石工具之溫度為400℃以下，離接觸點之距離為3 cm以內之空間區域中之氧濃度為20%以下。

[本揭示所欲解決之問題] 然而，上述奈米多晶鑽石單晶及氣相合成單晶鑽石有其本身之製造較困難，且用以應用於工具之造形加工較困難之傾向。因此，實際情況為，相較於先前品價格仍然較高，因此，難以與先前之鑽石工具進行置換。即，即便製作具有奈米多晶鑽石或氣相合成單晶鑽石之鑽石工具，成本效率存在問題之情形亦較多，應用範圍受到限制。 本揭示之目的在於提供一種使用具有奈米多晶鑽石或氣相合成單晶鑽石之鑽石工具的成本效率優異之被加工材之加工方法、工作機械、及構件之製造方法。 [本揭示之效果] 根據以上所述，可提供一種使用具有奈米多晶鑽石或氣相合成單晶鑽石之鑽石工具的成本效率優異之被加工材之加工方法、工作機械、及構件之製造方法。 [本發明之實施形態之說明] 本發明者們為了抑制具有奈米多晶鑽石或氣相合成單晶鑽石(以下亦稱為「CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)單晶鑽石」)之鑽石工具的刀尖磨耗使其能夠長壽命化，藉此提高成本效率，而反覆進行了銳意研究。具體而言，本發明者們對供配置鑽石工具及被加工材之加工室內之環境管理進行了考察。先前，加工室內通常被設為空氣氛圍，又，對於被加工材與鑽石工具接觸而形成之接觸點，以潤滑性之提昇或冷卻為目的而噴射切削液之情況較多。然而，於此種先前之環境管理中，即便對各條件之控制進行研究，仍未能解決上述問題。 本發明者們對在先前之環境管理中問題無法解決之理由進行了銳意研究。其結果，發現奈米多晶鑽石或CVD單晶鑽石中之切削加工時之磨耗量相對於工具與被加工材之接觸點之溫度及接觸點附近之氛圍中之氧濃度敏感地變化。因此，本發明者們對該方面反覆進行了進一步之研究。 其結果，本發明者們發現，接觸點之溫度越高且接觸點附近之氛圍中之氧濃度越高，則於鑽石工具之刀尖磨耗方面，相較於因機械磨耗導致之磨耗，因反應性磨耗導致之磨耗占主導地位。所謂反應性磨耗係因構成鑽石之碳原子與氛圍中或被加工材中之氧原子化學鍵結成為二氧化碳或一氧化碳而導致鑽石磨耗之現象。所謂機械磨耗係因鑽石與被加工材相互摩擦之力而導致鑽石磨耗之現象。 而且，藉由基於上述見解之進一步之研究，發現於使用具有奈米多晶鑽石或CVD單晶鑽石之鑽石工具對被加工材進行加工之情形時，藉由適當地控制被加工材與鑽石工具之接觸點附近之氛圍、及該接觸點處之鑽石工具之溫度，成本效率會大幅地改善，從而完成了本發明。以下，列敘本發明之實施態樣進行說明。 〔1〕本揭示之一態樣之使用具有奈米多晶鑽石或CVD單晶鑽石之鑽石工具的被加工材之加工方法係奈米多晶鑽石含有10 ppm以上且1000 ppm以下之氮原子，氣相合成單晶鑽石含有1 ppm以上且100 ppm以下之氮原子，於被加工材之加工時，被加工材與鑽石工具之接觸點處之鑽石工具之溫度為400℃以下，離接觸點之距離為3 cm以內之空間區域中之氧濃度為20%以下。 於上述加工方法中，抑制鑽石工具之刀尖磨耗，藉此實現鑽石工具之長壽命化，因此，會改善成本效率。因此，根據上述加工方法，可提供一種使用具有奈米多晶鑽石或CVD單晶鑽石之鑽石工具的成本效率優異之被加工材之加工方法。 〔2〕鑽石工具較佳為切削工具。藉此，能夠實現成本效率進而優異之被加工材之切削加工。 〔3〕於上述加工方法中，較佳為空間區域包含惰性氣體。藉此，進一步抑制鑽石工具之刀尖磨耗，並且能夠實現成本效率進而優異之被加工材之切削加工。 〔4〕於上述加工方法中，較佳為惰性氣體係選自由氦、氖、氬、氪、氙、氡、氮、及二氧化碳所組成之群中之至少1種。藉此，進一步抑制鑽石工具之刀尖磨耗，並且能夠實現成本效率進而優異之被加工材之切削加工。 〔5〕本揭示之一態樣之工作機械具備：加工室，其能夠收容被加工材；鑽石工具，其配置於加工室之內部；溫度計，其測定收容於加工室之被加工材與鑽石工具之接觸點之溫度；及氧濃度計，其測定接觸點之氧濃度；且鑽石工具具有奈米多晶鑽石或氣相合成單晶鑽石，奈米多晶鑽石含有10 ppm以上且1000 ppm以下之氮原子，氣相合成單晶鑽石含有1 ppm以上且100 ppm以下之氮原子，氧濃度計配置於離上述接觸點為3 cm以內之位置，於被加工材之加工時，將利用溫度計所得之測定溫度控制為400℃以下，且將利用氧濃度計所得之氧濃度之測定值控制為20%以下。 於上述工作機械中，於被加工材之加工時抑制鑽石工具之刀尖磨耗，藉此實現鑽石工具之長壽命化，因此，會改善成本效率。因此，根據上述工作機械，可提供一種使用具有奈米多晶鑽石或CVD單晶鑽石之鑽石工具的成本效率優異之工作機械。 〔6〕於上述工作機械中，較佳為藉由向加工室導入包含氧及氮且氧濃度為20%以下之混合氣體、二氧化碳、或惰性氣體，而將利用氧濃度計所得之氧濃度之測定值控制為20%以下。藉此，進一步抑制鑽石工具之刀尖磨耗，並且進一步改善成本效率。 〔7〕本揭示之一態樣之構件之製造方法係藉由使用具有奈米多晶鑽石或氣相合成單晶鑽石之鑽石工具對被加工材進行加工而製造構件者，且奈米多晶鑽石含有10 ppm以上且1000 ppm以下之氮原子，氣相合成單晶鑽石含有1 ppm以上且100 ppm以下之氮原子，於被加工材之加工時，被加工材與鑽石工具之接觸點處之鑽石工具之溫度為400℃以下，且離接觸點之距離為3 cm以內之空間區域中之氧濃度為20%以下。 於上述構件之製造方法中，抑制鑽石工具之刀尖磨耗，藉此實現鑽石工具之長壽命化，因此，會改善成本效率。因此，根據上述構件之製造方法，可提供一種使用具有奈米多晶鑽石或CVD單晶鑽石之鑽石工具的成本效率優異之構件之製造方法。 〔8〕較佳為上述被加工材包含選自硬脆材料、非鐵金屬、樹脂、強化塑膠之1種以上之材料，硬脆材料包含選自超硬合金及陶瓷之1種以上之材料，非鐵金屬包含選自銅合金及鋁合金之1種以上之材料，樹脂包含選自丙烯酸及聚碳酸酯之1種以上之材料，強化塑膠包含選自碳纖維強化塑膠及玻璃纖維強化塑膠之1種以上之材料。根據本揭示之一態樣之構件之製造方法，能以優異之成本效率實現該等材料之切削精加工。 [本發明之實施形態之詳情] 以下，參照圖式對本實施形態之使用鑽石工具之被加工材之加工方法詳細地進行說明。但是，本實施形態並不限定於其等。再者，於圖式之說明中，對相同要素標註相同符號，並省略重複之說明。又，圖式之尺寸比率未必與所說明者一致。 ＜第1實施形態：利用端銑刀進行之被加工材之平面加工＞ 一面使用圖1一面對一實施形態之使用鑽石工具之被加工材之加工方法、工作機械、及構件之製造方法進行說明。 圖1係用以說明一實施形態之使用鑽石工具之被加工材之加工方法、工作機械、及構件之製造方法之模式圖。於圖1中，鑽石工具1及被加工材W係配置於工作機械20之加工室2內。 鑽石工具1較佳為旋削工具、轉削工具等切削工具，但亦可為鑄模等耐磨工具。於圖1中，示出有鑽石工具1為端銑刀之例，但鑽石工具1之種類並不限定於此。鑽石工具1具備基體1a、及刀尖1b。基體1a可使用先前公知之材料。刀尖1b由奈米多晶鑽石或CVD單晶鑽石構成。又，刀尖1b亦可為於由燒結體鑽石或超硬合金等構成之母材之表面塗佈CVD單晶鑽石而成者。作為刀尖1b之形狀，可列舉球形、半徑形等，且可應用1刃刀或2刃刀以上之複數刃刀。 於鑽石工具1具有奈米多晶鑽石之情形時，該奈米多晶鑽石含有10 ppm以上且1000 ppm以下之氮原子。另一方面，於鑽石工具1具有CVD單晶鑽石之情形時，該CVD單晶鑽石含有1 ppm以上且100 ppm以下之氮原子。此種具有奈米多晶鑽石或CVD單晶鑽石之鑽石工具1成為韌性及硬度等工具特性優異者。又，藉由各種實驗，確認於該情形時本發明之效果顯著。再者，能夠應用於鑽石工具1之奈米多晶鑽石及CVD單晶鑽石並不限定於此。 被加工材W係由鑽石工具1實施加工之加工對象物。作為被加工材W，可列舉超硬合金、陶瓷等硬脆材料、銅合金、鋁合金等非鐵金屬、丙烯酸、聚碳酸酯等樹脂、碳纖維強化塑膠、玻璃纖維強化塑膠等強化塑膠、及非鐵材料等。 作為工作機械20，可利用切削機等加工裝置。工作機械20具備將鑽石工具1及被加工材W收容於內部之加工室2。加工室2具有能夠將氣密性維持得較高之構造，且具備用以調製內部之氛圍之氣體導入口3及氣體排出口4。氣體導入口3能以所需之溫度及濕度導入任意之氣體。又，於加工室2內配置有用以固定鑽石工具1之主軸5、及用以固定被加工材W之加工台(未圖示)。 進而，於加工室2內設置有用以測定被加工材W與鑽石工具1之刀尖1b接觸而形成之接觸點P之溫度的溫度計即放射溫度計6、及用以測定接觸點P附近之氧濃度之氧濃度計7。氧濃度計7係以氧感測器部分位於離接觸點P之距離為3 cm以內之位置之方式配置。其原因在於可適當地測定離接觸點P之距離為3 cm以內之空間區域中之氧濃度。較佳為氧濃度計7係以氧感測器部分位於離接觸點P之距離為3 cm之位置之方式配置。 於圖1所示之上述工作機械20中，鑽石工具1藉由以如下方式對被加工材W進行加工而製造構件。首先，於主軸5固定鑽石工具1，於加工台上藉由虎頭鉗等配置被加工材W。繼而或同時地將氣體導入至加工室2內。 所導入之氣體之組成係以離接觸點P之距離為3 cm以內之空間區域中之氧濃度成為20%以下之方式進行調製。又，經由氣體導入口3而導入至加工室2內之氣體之溫度及濕度被控制為所需之範圍。於本實施形態中，不使用切削液。換言之，於空間區域中不存在液體。 較佳為上述空間區域包含惰性氣體。作為惰性氣體，可列舉選自由氦、氖、氬、氪、氙、氡之稀有氣體、氮、二氧化碳所組成之群中之至少1種。再者，當然惰性氣體中可包含其等之混合氣體。 例如，於將存在於空間區域之氣體之組成設為包含氧及氮之混合氣體之情形時，只要將自氣體導入口3導入之氣體之組成設為包含氧及氮之混合氣體即可。於此情形時，混合氣體中之氧濃度較佳為20%以下。又，於使存在於空間區域之氣體包含二氧化碳之情形時，亦可代替作為氣體之二氧化碳之導入而於空間區域配置乾冰。 於上述加工室內，被加工材W係於特定之加工條件下被加工而成為構件。於加工時或構件之製造時，鑽石工具1例如伴隨著主軸5之移動動作而於Z方向上動作，且伴隨著主軸5之旋轉動作而以主軸5之軸作為旋轉軸進行旋轉。又，被加工材W伴隨著加工台之動作而於X方向及Y方向上動作。藉此，刀尖1b一面旋轉一面於被加工材W之表面上移動，而切削被加工材W之表面。 又，於加工中，可藉由主軸5及加工台之動作而適當地實施表1之加工條件。再者，於圖1中示出平面加工，但亦可為仿形加工、及其他加工。 [表1] 於上述加工方法及構件之製造方法中，可藉由適當選擇自氣體導入口3導入之氣體，而控制加工室2內之氛圍，藉此，能夠將空間區域中之氧濃度控制為20%以下。又，藉由不使用切削液而控制主軸5之轉數，能夠將接觸點P處之鑽石工具(刀尖)之溫度控制為400℃以下。藉由以此方式控制接觸點P附近之氛圍、及該接觸點P處之鑽石工具1之溫度，而抑制刀尖1b之磨耗。藉此，實現鑽石工具1之長壽命化，並且實現成本效率優異之被加工材W之加工方法、構件之製造方法、及使用鑽石工具的工作機械。 又，於本實施形態中，空間區域中之氧濃度較佳為10%以下。於此情形時，可進一步抑制刀尖1b之磨耗，並且使成本效率優異。 ＜第2實施形態：利用端銑刀進行之被加工材之端面加工＞ 一面使用圖2一面對另一實施形態之使用鑽石工具之被加工材之加工方法、工作機械、及構件之製造方法進行說明。 圖2係用以說明另一實施形態之使用鑽石工具的被加工材之加工方法、工作機械、及構件之製造方法之模式圖。於圖2中，鑽石工具10及被加工材W係配置於工作機械20之加工室2內。 鑽石工具10較佳為旋削工具、轉削工具等切削工具，但亦可為鑄模等耐磨工具。於圖2中，示出有鑽石工具10為端銑刀之例，但鑽石工具10之種類並不限定於此。鑽石工具10具備基體10a、及刀尖10b。基體10a可使用先前公知之材料。刀尖10b係由奈米多晶鑽石或CVD單晶鑽石構成。又，刀尖10b亦可為於由燒結體鑽石或超硬合金等構成之母材之表面塗佈CVD單晶鑽石而成者。作為刀尖10b之形狀，可列舉方形，且可應用1刃刀或2刃刀以上之複數刃刀。 於鑽石工具10具有奈米多晶鑽石之情形時，該奈米多晶鑽石含有10 ppm以上且1000 ppm以下之氮原子。另一方面，於鑽石工具10具有CVD單晶鑽石之情形時，該CVD單晶鑽石含有1 ppm以上且100 ppm以下之氮原子。此種具有奈米多晶鑽石或CVD單晶鑽石之鑽石工具10成為韌性及硬度等工具特性優異者。又，藉由各種實驗，確認於此情形時本發明之效果顯著。再者，能夠應用於鑽石工具10之奈米多晶鑽石及CVD單晶鑽石並不限定於此。 被加工材W、工作機械20、及被加工材W之加工方法與第1實施形態相同，故而不重複其說明。於加工中，可藉由主軸5及加工台之動作而較佳地實施表2之加工條件。 [表2] 又，於本實施形態中，空間區域中之氧濃度較佳為10%以下。於此情形時，可進一步抑制刀尖1b之磨耗，並且使成本效率優異。 實施例 以下，列舉實施例對本發明進而具體地進行說明，但本發明並不限定於其等。 ＜研究1：利用端銑刀進行之平面加工＞ 《實施例1》 使用如圖1所示之加工體系及工作機械，於表3所示之條件下實施被加工材之加工方法。作為被加工材，使用包含超硬合金之「AF1」(住友電工硬質合金(Hardmetal)製造之超超微粒合金)，鑽石工具之刀尖係使用奈米多晶鑽石。將自氣體導入口導入之氣體設為空氣與氮之混合氣體，藉由控制其混合比，而以空間區域中之氧濃度成為20%之方式進行控制。又，藉由控制主軸之轉數，而使接觸點處之鑽石工具之溫度維持為400℃。再者，不使用切削液。 於加工結束後，測定鑽石工具之刀尖處之刀腹面磨耗量。將其結果示於表3。表3中之「NPD」意指奈米多晶鑽石。又，「導入氣體」意指自氣體導入口導入之氣體之種類，「氧濃度」意指利用氧濃度計所測定之空間區域之氧濃度。又，「接觸點溫度」意指接觸點處之鑽石工具之溫度。 《實施例2～10》 藉由適當變更混合氣體之混合比，而使空間區域中之氧濃度如表3所示般變更，除此以外，使用與實施例1相同之方法及工作機械實施實施例2～5之加工方法。又，藉由適當變更主軸之轉數，而使接觸點處之鑽石工具之溫度如表3所示般變更，除此以外，使用與實施例1相同之方法及工作機械實施實施例6～10之加工方法。於加工結束後，測定鑽石工具之刀尖處之刀腹面磨耗量。將各結果示於表3。 《比較例1及2》 藉由適當變更混合氣體之混合比及主軸之轉數，而使空間區域中之氧濃度及接觸點處之鑽石工具之溫度如表3所示般變更，除此以外，使用與實施例1相同之方法及工作機械實施比較例1及2之加工方法。然後，與實施例1同樣地測定加工結束時之刀尖處之刀腹面磨耗量。將各結果示於表3。 [表3] 如表3所示，根據實施例1～10之加工方法，可確認鑽石工具中之刀腹面磨耗寬度較小。另一方面，比較例1(接觸點處之鑽石工具之溫度為450℃之情形)及比較例2(空間區域中之氧濃度為25%之情形)之刀腹面磨耗寬度較大。 ＜研究2：利用端銑刀進行之平面加工＞ 將導入之氣體中之氮置換為氦、氖、氬、氪、氙、氡、及二氧化碳之各者，除此以外，實施與實施例1～10之各者相同之加工方法。於加工結束後，測定鑽石工具之刀尖處之刀腹面磨耗量，結果可確認於使用任一氣體之情形時均示出與實施例1～10相同之舉動。 ＜研究3：利用端銑刀進行之端面加工＞ 《實施例11～20》 使用如圖2所示之加工體系及工作機械，於表4所示之條件下實施被加工材之加工方法。作為被加工材，使用包含鋁合金之A390(含有Si約17%)，鑽石工具之刀尖係使用CVD單晶鑽石。刀尖尺寸中之切削刃長度L係設為15.0 mm。空間區域中之氧濃度、及接觸點處之鑽石工具之溫度之控制方法與實施例1相同。 於加工結束後，測定鑽石工具之刀尖處之刀腹面磨耗量。將其結果示於表4。表4中之「CVDD」意指奈米多晶鑽石。 《比較例3及4》 藉由適當變更混合氣體之混合比及主軸之轉數，而使空間區域中之氧濃度及接觸點處之鑽石工具之溫度如表4所示般變更，除此以外，使用與實施例11相同之方法及工作機械實施比較例3及4之加工方法。於加工結束後，測定鑽石工具之刀尖處之刀腹面磨耗量。將各結果示於表4。 [表4] 如表4所示，根據實施例11～20之加工方法，可確認鑽石工具中之刀腹面磨耗寬度較小。另一方面，比較例3(接觸點處之鑽石工具之溫度為450℃之情形)及比較例4(空間區域中之氧濃度為25%之情形)之刀腹面磨耗寬度較大。 ＜研究4：利用端銑刀進行之端面加工＞ 將導入之氣體中之氮置換為氦、氖、氬、氪、氙、氡、及二氧化碳之各者，除此以外，實施與實施例11之各者相同之加工方法。測定該情形之刀腹面磨耗量，結果可確認於使用任一氣體之情形時，均示出與實施例11相同之舉動。 ＜研究5：被加工材之材質之研究＞ 根據本案之發明，可實驗性地確認無論被加工物之材質如何均抑制鑽石工具之磨耗。即，即便被加工物為除超硬合金以外之硬脆材料(陶瓷)、非鐵金屬(銅合金、鋁合金等)、樹脂(丙烯酸、聚碳酸酯等)、強化塑膠(碳纖維強化塑膠、玻璃纖維強化塑膠等)、及其他非鐵材料等，亦與被加工物為超硬合金之情形同樣地抑制鑽石工具之磨耗。 應認為本次所揭示之實施形態及實施例於所有方面均為例示，而並非限制性者。本發明之範圍並非由上述實施形態及實施例表示，而由申請專利範圍表示，且意圖包含與申請專利範圍均等之意思、及範圍內之所有變更。

1‧‧‧鑽石工具

1a‧‧‧基體

1b‧‧‧刀尖

2‧‧‧加工室

3‧‧‧氣體導入口

4‧‧‧氣體排出口

5‧‧‧主軸

6‧‧‧放射溫度計

7‧‧‧氧濃度計

10‧‧‧鑽石工具

10a‧‧‧基體

10b‧‧‧刀尖

20‧‧‧工作機械

P‧‧‧接觸點

W‧‧‧被加工材

X‧‧‧方向

Y‧‧‧方向

Z‧‧‧方向

圖1係用以說明一實施形態之使用鑽石工具的被加工材之加工方法、工作機械、及構件之製造方法之模式圖。 圖2係用以說明另一實施形態之使用鑽石工具的被加工材之加工方法、工作機械、及構件之製造方法之模式圖。

Claims (8)

1. 一種使用具有奈米多晶鑽石或氣相合成單晶鑽石之鑽石工具的被加工材之加工方法，其中 上述奈米多晶鑽石含有10 ppm以上且1000 ppm以下之氮原子，上述氣相合成單晶鑽石含有1 ppm以上且100 ppm以下之氮原子， 於被加工材之加工時， 上述被加工材與上述鑽石工具之接觸點處之上述鑽石工具之溫度為400℃以下，且 離上述接觸點之距離為3 cm以內之空間區域中之氧濃度為20%以下。
2. 如請求項1之使用具有奈米多晶鑽石或氣相合成單晶鑽石之鑽石工具的被加工材之加工方法，其中上述鑽石工具為切削工具。
3. 如請求項1或2之使用具有奈米多晶鑽石或氣相合成單晶鑽石之鑽石工具的被加工材之加工方法，其中上述空間區域包含惰性氣體。
4. 如請求項3之使用具有奈米多晶鑽石或氣相合成單晶鑽石之鑽石工具的被加工材之加工方法，其中上述惰性氣體係選自由氦、氖、氬、氪、氙、氡、氮、及二氧化碳所組成之群中之至少1種。
5. 一種工作機械，其具備： 加工室，其能夠收容被加工材； 鑽石工具，其配置於上述加工室之內部； 溫度計，其測定收容於上述加工室之被加工材與上述鑽石工具之接觸點之溫度；及 氧濃度計，其測定上述接觸點之氧濃度；且 上述鑽石工具具備奈米多晶鑽石或氣相合成單晶鑽石， 上述奈米多晶鑽石含有10 ppm以上且1000 ppm以下之氮原子，上述氣相合成單晶鑽石含有1 ppm以上且100 ppm以下之氮原子， 上述氧濃度計配置於離上述接觸點為3 cm以內之位置，且 於上述被加工材之加工時，將利用上述溫度計所得之測定溫度控制為400℃以下，且將利用上述氧濃度計所得之氧濃度之測定值控制為20%以下。
6. 如請求項5之工作機械，其中藉由向上述加工室導入包含氧及氮且氧濃度為20%以下之混合氣體、二氧化碳、或惰性氣體，而將利用上述氧濃度計所得之氧濃度之測定值控制為20%以下。
7. 一種構件之製造方法，其係藉由使用具有奈米多晶鑽石或氣相合成單晶鑽石之鑽石工具對被加工材進行加工而製造構件者，且 上述奈米多晶鑽石含有10 ppm以上且1000 ppm以下之氮原子，上述氣相合成單晶鑽石含有1 ppm以上且100 ppm以下之氮原子， 於上述被加工材之加工時， 上述被加工材與上述鑽石工具之接觸點處之上述鑽石工具之溫度為400℃以下，且 離上述接觸點之距離為3 cm以內之空間區域中之氧濃度為20%以下。
8. 如請求項7之構件之製造方法，其中上述被加工材包含選自硬脆材料、非鐵金屬、樹脂、強化塑膠之1種以上之材料， 上述硬脆材料包含選自超硬合金及陶瓷之1種以上之材料， 上述非鐵金屬包含選自銅合金及鋁合金之1種以上之材料， 上述樹脂包含選自丙烯酸及聚碳酸酯之1種以上之材料，且 上述強化塑膠包含選自碳纖維強化塑膠及玻璃纖維強化塑膠之1種以上之材料。